[發明專利]一種水石分離擴容式泥石流停淤場及其建造方法

有效

• 申請號: 202210665378.8
• 申請日: 2022-06-14
• 公開（公告）號: CN114737528B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 吳帆;陳曉清;趙萬玉;陳劍剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院;水利部成都山地災害與環境研究所
• 主分類號: E02B7/02
• 分類號: E02B7/02;E02B7/20;E02B7/00;E02B8/06;B01D36/04
• 代理公司: 成都君合集專利代理事務所(普通合伙) 51228
• 代理人: 尹新路

本發明公開了一種水石分離擴容式泥石流停淤場及其建造方法，利用地形沿著泥石流的流動方向依次設置固相攔擋部、一級固液分離擴容部、二級固液分離擴容部、泥沙沉積，針對于泥石流中的固相、液相分別進行固液分離的停淤設計，并針對泥石流的流量進行停淤擴容，實現停淤場容積可調節的目的，最大限度地降低突發大型泥石流災害對山地城鎮密集區的危害，并可實現自動清淤，降低人工清淤成本。

技術領域

本發明屬于泥石流防治工程的技術領域，具體涉及一種水石分離擴容式泥石流停淤場及其建造方法。

背景技術

停淤場是根據泥石流的運動和堆積過程，將運動的泥石流引入預定區域，使其自然減速，迫使其停淤在寬闊區域的泥石流防治結構。停淤場通常修建在泥石流頻發且來方量較大的山地城鎮區域，因為這些區域由于人口密集，地形條件的限制，不易修建其他泥石流攔擋結構。當前停淤場的設計主要采用漿砌石修建而成，缺點明顯表現為：占地面積大、停淤量固定等，一旦有超過設計停淤量的泥石流爆發，就會從停淤場甚至排導槽內溢出，給周圍居民的生命財產造成嚴重威脅。

此外，山地城鎮區域停淤場的兩側及其下游通常是居民房屋，由于地形條件限制，當停淤場淤積滿后，大型清淤機械無法進入到清淤場，只能采用費時費力的人工方式進行清淤，造成清淤成本上升。另外，傳統的圍墻式停淤場結構，占地面積大，未考慮停淤場周邊的生態特性，造成停淤場與周圍居民區生態環境不協調。

雖然當前的研究，從泥石流運動特性方面進行了停淤場設計，但考慮到每次泥石流的流體特性都是變化的，造成不同類型泥石流在停淤場內的分布存在明顯差異，無法保證停淤場的每個部位都淤滿泥石流。因此，基于現有地形的條件，研發一種占地面積小可擴容的新型停淤場，使其最大限度的停留更多的泥石流，更符合山地城鎮區域泥石流防治工程的現實需求。

泥石流是由固-液兩相流組成，固相主要包括石子，液相為泥、沙、水混合物。基于固液分離思路，將沿著高程分布的排導槽設計為雙層的水石分離結構，分別針對泥石流的固相與液相的特點，進行擴容式停淤場結構設計，可以避免突發大型泥石流災害對山地城鎮區域的破壞。而且，在非泥石流暴發時間段內，減少停淤場占地面積，給予周圍居民更多活動場地，可以實現山地災害防治工程設計與人類活動需求的完美結合。

發明內容

本發明的目的在于提供一種水石分離擴容式泥石流停淤場及其建造方法，利用山區地形特點，針對于泥石流中的固相、液相分別進行水石分離的停淤設計，并針對泥石流的流量進行停淤擴容，實現停淤場容積可調節的目的，最大限度地降低突發大型泥石流災害對山地城鎮密集區的危害，并可實現自動清淤，降低人工清淤成本。

本發明通過下述技術方案實現：

一種水石分離擴容式泥石流停淤場，包括沿著泥石流的流動方向依次連接的固相攔擋部、一級固液分離擴容部、二級固液分離擴容部、泥沙沉積部，所述一級固液分離擴容部包括連接固相攔擋部與二級固液分離擴容部的排導槽，所述排導槽的底部沿著泥石流的流動方向設置有一級固液分離擴容結構，所述排導槽根據泥石流的流量將泥石流直接通向二級固液分離擴容部或將部分泥石流通向一級固液分離擴容結構，所述一級固液分離擴容結構對超量的泥石流進行一級固液分離，并將分離的液相通向二級固液分離擴容部；所述二級固液分離擴容部包括連接一級固液分離擴容部與泥沙沉積部的停淤場，所述停淤場的頂部為固相區，所述停淤場的底部為液相區；所述固相區的兩側設置有能夠相互靠近以減小固相區的面積或相互遠離以增加固相區的面積的側面活動攔擋結構，所述液相區中設置有二級固液分離擴容結構，所述二級固液分離擴容結構對泥石流進行二級固液分離并將分離的液相通向泥沙沉積部；所述停淤場靠近泥沙沉積部的一端設置有能夠根據泥石流的流量調節高度的擴容式攔擋壩體。

泥石流沿著山體之間或河谷的溝洼地帶流動，泥石流包括固相與液相，固相是指石塊、樹木等流動性差的固體物質，液相是指流動性強的水、泥、沙混合物。在泥石流的上游區域設置固相攔擋部，通過固相攔擋部首先對泥石流進行緩沖，并將泥石流中的大粒徑的固相分離阻擋，剩余的泥石流經過固相攔擋部流向一級固液分離擴容部。